応力集中
応力集中とは、本来、フックの法則により、一定にかかる応力に対して、材料に穴や切りかけがある場合には、応力の分布は一様ではなく、穴などに局所的に高くなることである。通常、急激に変わるところに応力がかかりやすくなり、急激な形状変化があるところには、Rをとるなどの対策をとる必要がある。
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応力集中係数
応力集中係数とは、最大応力を平均応力（応力集中を無視した最小断面）で割った値である。
一様な板への応力集中
断面が一様な板に引張荷重pが作用する場合、板の内部に生じる応力は断面全体に一様に分布する。
穴への応力集中
板に穴が開いている場合、穴の周辺で大きくなり、穴から遠ざかるに従い、応力が小さくなる。平均応力を基準に最大応力は穴にもっとも近いところで、端の方面の応力は平均応力を下回る。
切り欠きへの応力集中
両端に切り欠きが入っている場合は、切り欠きの底部で最大応力が発生し、中心部分の応力が小さくなる。
各種形状における形状係数
形状係数によって応力集中の度合いを知ることができる。
丸穴
切り欠き
段付き丸棒
破壊原因と対策
急激な形状変化があるところに応力集中が起ることから、繰り返し荷重などの動荷重がおこると、そこから破壊が起る。下記のような対策をする必要がある。
- 切り欠き溝の角度は大きくする
- 角を減らし、Rをとる
- 段付き丸部の溝部分には大きなRをとる